基于氣相色譜—離子遷移譜分析楊梅酒和糯米楊梅酒的風味特征

鮮靈芝 劉金陽 魯金花 謝 定

(長沙理工大學化學與食品工程學院，湖南 長沙 410114)

楊梅，屬于楊梅科，主要生長中國長江以南，是亞洲重要的經(jīng)濟水果作物[1]。楊梅含有碳水化合物、氨基酸、有機酸、一定量的蛋白質(zhì)、多種維生素以及鈣、鐵、磷等礦物質(zhì)等豐富的營養(yǎng)成分，具有較高經(jīng)濟價值和藥用價值[2-4]。但楊梅的成熟期正值高溫多雨季節(jié)，其果實極易受到機械損傷和微生物降解，采摘后呼吸作用增強，貯藏時間較短，一般在4 ℃下僅能貯藏9～12 d[5-6]。目前，楊梅酒是主要的加工方式，中國對楊梅酒的研究主要集中在對楊梅酒工藝優(yōu)化和品質(zhì)改善方面[7-8]。國外對楊梅酒的報道較少，主要集中在石榴、芒果和葡萄等其他果酒上[9-11]。

糯米富含淀粉，其中支鏈淀粉占98%～99%，也因其易吸水糊化、易糖化的特點，常被用來釀造米酒[12]。由于淀粉酶不完全分解支鏈淀粉，形成的糊精和低聚糖會增加米酒的黏稠度，使得米酒柔和不刺激。也因其易吸水糊化、易糖化的特點，常被用來釀造米酒[12]。由于淀粉酶不完全分解支鏈淀粉，形成的糊精和低聚糖會增加米酒的黏稠度，使得米酒柔和不刺激。目前，有關黑豆和桑葚等[13-14]原料與糯米相結合來釀酒的報道，但未見與楊梅相結合的報道。

目前，對果酒的香氣成分檢測方法主要有電子鼻[15]、頂空固相微萃取氣相色譜質(zhì)譜法[16]等其他方法，這些方法存在一定的缺陷：樣品被破壞，靈敏度較低，前處理復雜等[17]。氣相離子遷移譜技術(Gas Chromatography-Ion Mobility Spectrometry，GC-IMS)結合了氣相色譜和離子遷移譜的檢測手段，兩種技術手段的優(yōu)勢結合使GC-IMS具有靈敏度高，適合痕量物質(zhì)的檢測；快速方便，操作簡單；無需前處理；在大氣壓下可進行檢測，無需真空環(huán)境[18-20]。目前GC-IMS檢測手段在楊梅酒香氣成分分析方面尚未報道。

試驗擬以楊梅汁和米酒糖化液為原料，結合兩者特點來釀造出一種營養(yǎng)豐富、口感舒適的復合果酒產(chǎn)品。采用GC-IMS分析測定糯米楊梅酒(glutinous rice bayberry wine，GBW)與楊梅酒(bayberry wine，BW)的香氣成分，結合感官評定作對比，以期為楊梅酒的新產(chǎn)品開發(fā)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

楊梅汁、楊梅和中山酵母菌：靖州縣中山楊梅科技有限責任公司；

白砂糖、糯米：市售；

甜酒曲：安琪酵母股份有限公司；

殼聚糖：國藥集團化學試劑有限公司；

無水碳酸鉀、酒石酸鉀：AR級，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

電熱鼓風干燥箱：101-2AB型，北京中興偉業(yè)儀器有限公司；

恒溫恒濕箱：HWS-150B型，天津市泰斯特儀器有限公司；

氣相色譜—離子遷移譜儀：FlavourSpec?型，德國G.A.S.公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

(糯米糖化液)→楊梅汁→巴氏殺菌→酵母活化、接種→恒溫發(fā)酵→過濾→4 ℃冷藏7 d→澄清→降酸→成品酒

1.3.2 操作要點

(1) 糖化液制備：將糯米浸泡10 h，清洗、瀝干，蒸40 min，蒸熟后淋飯冷卻至35 ℃左右，接種酒曲。其添加量是糯米質(zhì)量的0.4%。將糯米倒至發(fā)酵瓶，于恒溫箱30 ℃發(fā)酵3 d，發(fā)酵結束后將酒渣過濾，留下糖化液。

(2) 發(fā)酵條件：參照葉林林等[16]修改如下：SO2(按偏重亞硫酸鉀160 mg/L) 80 mg/L添加至楊梅汁，糯米糖化液與楊梅汁配比(V糯米糖化液∶V楊梅汁)為1∶3；初始糖度為20 °Brix；酵母菌接種量為0.3 g/L；發(fā)酵溫度為26 ℃；定期檢測發(fā)酵果酒的含糖量和酒精度，當酒精度不再變化則發(fā)酵結束。

(3) 澄清：添加100 mg/L的殼聚糖于楊梅酒中，攪拌后常溫放置5 d。

(4) 降酸：添加1.6 g/L酒石酸鉀和0.8 g/L碳酸鉀于楊梅酒中，攪拌后常溫放置3 d。

1.3.3 氣相色譜條件 分析時間40 min，色譜柱類型RTX-wax 30 m 0.53 mm，柱溫60 ℃，采用自動頂空進樣，進樣體積100 μL，孵育時間15 min，孵育溫度60 ℃，進樣針溫度85 ℃，孵化轉(zhuǎn)速500 r/min，載氣/漂移氣為N2。

1.3.4 感官分析 組建專業(yè)感官評定組，成員20人。參照GB/T 15038—2006《葡萄酒果酒通用試驗方法》和李文輝等[4]加以修改來制定感官評價標準(見表1)，根據(jù)該標準對兩種果酒進行感官評價。

1.4 數(shù)據(jù)處理

儀器配套的分析軟件包括VOCal和三款插件，Reporter插件可直接對比樣品之間的譜圖差異(二維俯視圖、三維譜圖和差異譜圖)；Gallery Plot插件用于指紋圖譜對比，直觀且定量地比較不同樣品之間的揮發(fā)性有機物差異；Dynamic PCA插件用于動態(tài)主成分分析和相似度分析圖分析。

2 結果與分析

2.1 楊梅酒和糯米楊梅酒的揮發(fā)性物質(zhì)差異對比

在圖1氣相色譜離子遷移譜譜圖中的綠色區(qū)域內(nèi)，對比BW樣品組和GBW樣品組，糯米楊梅酒的揮發(fā)性物質(zhì)含量比楊梅酒組高。

為了更加清晰地凸顯楊梅酒與糯米楊梅酒的差異，可通過差異圖來進行對比。以BW組的譜圖為參照，GBW組的譜圖中濃度相同的物質(zhì)顏色抵消為白色；GBW樣品中的藍色區(qū)域表示該物質(zhì)濃度低于BW組，藍色越深，表示GBW組該物質(zhì)的濃度越低；GBW樣品中的紅色區(qū)域表示該物質(zhì)濃度高于BW組，紅色越深，表示GBW組該物質(zhì)的濃度越高。如圖2所示，糯米楊梅酒中乙醇出峰位置(紅色箭頭處)呈現(xiàn)紅色，即糯米楊梅酒中乙醇含量高于楊梅酒；糯米楊梅酒譜圖中出現(xiàn)大量紅色斑點，即大量揮發(fā)性物質(zhì)在糯米楊梅酒中含量明顯高于楊梅酒。

表1 楊梅酒的感官評價標準

圖1 楊梅酒和糯米楊梅酒的氣相色譜離子遷移譜譜圖

圖2 楊梅酒和糯米楊梅酒的氣相色譜離子遷移譜差異圖

2.2 揮發(fā)性成分

由表2可知，經(jīng)過軟件 GC-IMS Library Search(內(nèi)置 NIST2014、IMS 數(shù)據(jù)庫)分析，對楊梅酒和糯米楊梅酒的揮發(fā)性物質(zhì)定性分析，共得到35種物質(zhì)，其中包括3種物質(zhì)的單體與二聚體。揮發(fā)性物質(zhì)主要分為：醇類、醛類、酮類、吡嗪和酯類，其香味主要有菠蘿、香蕉、蘋果、梨香等果香，淡淡的花香，朗姆酒、白蘭地酒等酒香及其他香味。

圖3為楊梅酒和糯米楊梅酒的揮發(fā)性物質(zhì)指紋圖譜。楊梅酒和糯米楊梅酒樣品均做3組平行試驗。由圖3可知，每種樣品的完整揮發(fā)性有機物信息以及樣品之間揮發(fā)性有機物的差異。在橙色長方形區(qū)域內(nèi)，揮發(fā)性物質(zhì)酯類：丁酸乙酯、異丁酸乙酯、正己酸乙酯、丙酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯和乙酸丙酯；揮發(fā)性物質(zhì)醛類：戊醛和2-甲基丁醛；揮發(fā)性物質(zhì)醇類：異戊醇單體和丙醇，這些物質(zhì)在楊梅酒中的濃度高于糯米楊梅酒。楊梅酒的揮發(fā)性物質(zhì)主要為酯類。在綠色長方形區(qū)域內(nèi)，正丁醇、異丁醇、乙酸異戊酯和異戊醇二聚體這些物質(zhì)在兩種酒內(nèi)含量相當。在紅色長方形區(qū)域內(nèi)，揮發(fā)性物質(zhì)酯類：異戊酸乙酯、乙酸異戊酯二聚體、戊酸乙酯、乙酸異丁酯、乙酸葉醇酯和乳酸乙酯；揮發(fā)性物質(zhì)醇類：異丁醇、乙二醇、正己醇和正丁醇二聚體；揮發(fā)性物質(zhì)醛類：丙醛、辛醛、反式-2-己烯醛和丁醛；揮發(fā)性物質(zhì)酮類：3-羥基-2-丁酮、二異丁基酮和丙酮；揮發(fā)性物質(zhì)酸類：異戊酸和乙酸；揮發(fā)性物質(zhì)吡嗪類：2-甲基吡嗪，這些物質(zhì)在糯米楊梅酒中含量較高，這些物質(zhì)中除了有大量酯類物質(zhì)，還有醇類、醛類、酮類和有機酸等物質(zhì)，糯米楊梅酒中揮發(fā)性物質(zhì)多于楊梅酒。

2.3 PCA分析

由圖4、5可知，BW和GBW組之間的距離相距較遠，則兩組樣品的揮發(fā)性物質(zhì)成分差別較大。結合表3可知樣品間相似度的歐氏距離越大，其相似度越低。因此，楊梅酒和糯米楊梅酒兩種樣品差異明顯。

圖4 楊梅酒和糯米楊梅酒的PCA分析圖

2.4 糯米楊梅酒和楊梅酒的感官分析

經(jīng)過20位專業(yè)評委對兩種酒進行感官評價，結果見表4。在酒香、果香、花香和滋味方面，糯米楊梅酒均優(yōu)于楊梅酒。色澤方面，兩種果酒酒體澄清，透明，無明顯懸浮物。因糯米楊梅酒原料中含少量米白色的糖化液，導致楊梅酒色澤更紅。香氣方面，糯米楊梅酒的香氣更加豐富和濃郁，具有純正、優(yōu)雅、愉悅和和諧的果香、花香和酒香。楊梅酒香味純正，果香和酒香較好，無其他異味。滋味方面，相比于楊梅酒，糯米楊梅酒的酒體更加飽滿、醇厚協(xié)調(diào)、酸甜適口。綜上所述，糯米楊梅酒比楊梅酒更甚一籌。

圖5 楊梅酒和糯米楊梅酒的相似度圖

表3 樣品間歐氏距離

表4 糯米楊梅酒和楊梅酒的感官評價結果

3 結論

經(jīng)過GC-IMS分析楊梅酒和糯米楊梅酒的揮發(fā)性物質(zhì)，共鑒定出35種物質(zhì)，主要包括酯類、醇類、醛類、酮類和吡嗪。結合氣相色譜離子遷移譜圖、差異圖、指紋圖和PCA分析等，糯米楊梅酒的揮發(fā)性物質(zhì)比楊梅酒樣品更豐富，且差別明顯。在感官評價中，通過色澤、香味、滋味的比較，糯米楊梅酒香味更加濃郁，滋味飽滿，酒體透明，更受專家評委的喜愛。糯米楊梅酒復合酒結合了米酒和楊梅酒兩者的優(yōu)勢，酒精度更高，易貯存，延長貨架期，為市場提供新產(chǎn)品。后續(xù)可考慮不同品種楊梅與米酒糖化液混合后發(fā)酵，比較揮發(fā)性物質(zhì)成分和進行感官評定，進而優(yōu)化糯米楊梅酒的品質(zhì)。